DE8204617U1 - Kopfarm-lagervorrichtung fuer mindestens einen abtastkopf in aufzeichnungs- und wiedergabegeraeten fuer scheibenfoermige aufzeichnungstraeger - Google Patents

Description

BASF Akttmgmltschaft ^αζ· 0050/557*7

Kopfarm-Lagervorrichtung für mindestens einen Abtastkopf in Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten für scheibenförmige Aufzeichnungsträger

Kopfarm-Lagervorrichtung für mindestens einen Abtastkopf in Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegeräten für flexible Aufzeichnungsträger ,

wobei der Kopfarm mit dem Abtastkopf mittels der Lagervorrichtung und einer Andruckfeder gegenüber dem Aufzeichnungsträger oder gegenüber einer weiteren Abtastkopfvorrichtung federnd und gelenkig gelagert ist.

Aufzeichnungsträger im Sinne der Erfindung sind Magnetbänder, -filme und jede Art von Informationsträgerkarten und -scheiben für Analog- oder Digitalsignalaufzeichnung und / odsr =tt iedergabs ·

Es ist an Geräten für flexible Magnetplatten bekannt, eine in Querrichtung knickbare Feder z.B. eine Blattfeder einerseits am Kopfträgerarm und andererseits an der Kopfschlittenvorrichtung vorzusehen, wodurch der Kopfträgerarm sowohl eine Gelenkfunktion als auch eine Andruckfunktion erhält, s. z.B. GB-PS 2 000 35*1. Eine solche Kopfträger-Lagervorrichtung ist hinsichtlich einer definierten wiederholbaren Punktion und einer wirtschaftlichen Herstellung nachteilig. Wenn auch der bekannte Kopfträgerarm durch eine spezielle Andruckfeder zusätzlich an den Aufzeichnungsträger angedrückt wird, so ergibt sich doch eine unpräzise Kopfarmlagerung mit nicht fester Federkennlinie und ungünstigem Kennlinienverlauf, die auch temperaturabhängig ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kopfarm-Lagervorrichtung der eingangs beschriebenen Art für eine Serienfertigung und mit einer zuverlässigen technischen Funktion bereitzustellen.

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" Die Aufgabe wird g&löst mit einer Kopfarm-Lagervorrichtung für mindestens einen Abtastkopf in Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegeräten für flexible Aufzeichnungsträger, wobei der Kopfarm mit dem Abtastkopf mittels der Lagervor-S richtung »\nd einer Andruckfeder gegenüber dem Aufzeichnungsträger oder gegenüber einer weiteren Abtastkopfvorrichtung federnd und gelenkig gelagert ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Gelenkachse vorgesehen ist, die in Axialrichtung durch Pedereinrichtungen spielfrei gelagert ist. 10

Damit wird eine sehr einfache, im wesentlichen reibungsfreie und einfach zu montierende Lagervorrichtung bereitgestellt.

Es ist weiterhin erfindungswesentlich, daß die beanspruchte Lagervorrichtung und Andruckfeder zusammen mit dem Kopfarm und dem Abtastkopf eine Federkennlinie besitzen, worin die Andruckkraft des Abtastkopfes im wesentlichen unabhängig von der Auslenkung des Kopfes zum Auf zeichnungis träger hin bzw. zur zweiten Abtastkopfvorrichtung hin ist.

Es ist damit möglich, Aufzeichnungsträger mit unterschiedlicher Dicke in einem Gerät zu verwenden. Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung in Geräten, in denen eine federbelastete Kopfladevorrichtung vorgesehen ist, bei der das Ineingriffkommen und das Außereingriffkommen des oder der Köpfe mit den bzw. von dem Aufzeichnungsträger von der Lade-Andruckfeder bestimmt wird. Bei Verwendung von Kopfarmandruckfedern mit proportional ansteigender Andruckkraft bei Vergrößerung der Auslenkung ist es äußerst schwierig, die Lade-Andruckfeder und den Lade-Betätigungsmechanismus so zu dimensionieren, daß ein einwandfreies Einlegen/Entnehmen der flexiblen Platte ohne Kopfbeschädigungen gewährleistet ist, wobei letzteres sowohl durch Kopfabreißen beim Einführen als auch durch Anschlagen eines oder beider

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Köpfe beim Auseinanderbewegen zum Entnehmen der flexiblen Platte auftreten kann.

Es ist ferner vorteilhaft, ein Schwingen des Kopfes, das 5. infolge des Ladevorgangs der Köpfe, aber auch unabhängig davon, bei Verwendung einer "Gelenkfeder¹¹ gemäß Stand der Technik auftreten kann, gemäß vorliegender Erfindung zu vermeiden.

TO In weiterer Erfindungsausbildung kann der Kopfarm in einer rahmenförmigen Lagervorrichtung um eine Gelenkachse schwenkbar gelagert sein. Damit ist die Schwenkachse des Kopfarms genau definiert. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung wird darin gesehen, daß die rahmenförmige Lagervorrichtung im wesentlichen aus zwei Schenkeln einer U-Form besteht, wobei die Gelenkachse an den Schenkeln gelagert ist. Dadurch ist eine fertigungsmäßig und reibungsmäßig günstige Kopfarmlagerung realisierbar.

20 In weiterer Ausführung sind die Schenkel der Lagervorrichtung durch Federeinrichtungen miteinander verbunden, so daß unveränderliche Federkräfte zur Lagerung der Gelenkachse dienen und außerdem ein sehr einfacher Zusammenbau der Kopfvorrichtung ermöglicht wird.

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Die Schenkel des Rahmens können auch mit einer Verbindungsfeder einstückig ausgebildet sein. Daraus ergibt sich eine wirtschaftliche Herstellungsweise, die den Zusammenbauaufwand noch zusätzlich herabsetzt. Außerdem wird eine feste Zuordnung von Feder und Rahmen erreicht, wodurch die Federkräfte unveränderbar und konstant bleiben.

In weiterer Ausbildung kann statt des Rahmens auch die Gelenkachse mit einer Federeinrichtung zur federnden Ab-Stützung und Lagerung ausgebildet sein.

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*" Sehr zweckmäßig wird die Kennlinie der Lagervorrichtung und Andruckfeder so eingestellt, daß sie vom horizontalen Verlauf um höchstens ca. _+ 20 Prozent abweicht. Damit ist ein praktischer Dimensionierungsbereich gegeben.

Bsi Verwendung einer Federeinrichtung zwischen Gelenkachse und Rahmen, soll eine Axialdruckkraft zwischen 0,5 und 2 Kilopond, vorzugsweise von 0,8 Kilopond eingestellt werden. Damit ist jedenfalls sichergestellt, daß störende Kopf arms chwingungeri vermieden werden.

Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend beschrieben, anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Darin zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung der Kopfvorrichtung eines Speicheriaufwerks für flexible Datenplatten (Draufsicht),

Figur 2 das Laufwerk aus Figur 1 in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Figur 3 eine Magnetkopf-Schlittenvorrichtung mit Kopfarm-Lagervorrichtung gemäß der Erfindung, Figur 4 eine Lagervorrichtung mit Gelenkachse und separater Druckfeder,
Figur 5 eine weitere Lagervorrichtung mit Gelenkachse

und separater Zugfeder,

Figur 6 eine weitere Lagervorrichtung mit hohler Gelenkachse und darin befindlicher Druckfeder, Figur 7 eine erfindungsgemäß einstückige Lagervorrichtung mit integrierter Feder,

Figur 7A die Lagervorrichtung aus Figur 7 ohne Gelenkachse im Aufriß,

Figur 7B die Lagervorrichtung aus Figur 7 mit Gelenkachse,
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*" Figur 8 eine Federkennlinie der Lagervorrichtung gemäß Figur 7 in Verbindung mit einer Andruckfeder gemäß Figur 3.

Figur 1 zeigt eine Magnetspeichereinrichtung 1 für FlexyDisks * ' (eingetragenes Warenzeichen der BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen), eine FlexyDisk oder Magnetplatte 2 ist bereits, durch die Einführklappe 3 eingeführt. In dieser Lage der Platte 2 wird sie z.B. durch einen nicht dargestellten Klemmechanismus eingespannt und in Drehung versetzt. Nach Erreichen der Solldrehzahl wird der Kopflademechanismus 4 eingeschaltet, der aus der Kopfladeklappe 5, einer Betätigungsvorrichtung 6 und der eigentlichen Magnetkopfvorrichtung 7, hier mit stationärem Kopf 8 und be-

]5 weglichem Kopf 9 am Kopfarm 10, wobei der Kopfarm in einer Lagervorrichtung 11 schwenkbar gelagert ist, besteht.

Die Ladeklappe 5 bewegt sich daraufhin in Richtung des Pfeils C nach unten und gibt dabei über den Fortsatz 12 den Kopfarm 10 frei, dadurch, daß durch die Feder 13 der Kopfarm 10 entgegen der nach unten gerichteten Andruckkraft der Schenkelfeder 18 nach oben gedrückt wird. Der Kopf 9 kommt an der Platte 2, die einfachheitshalber ohne Hülle dargestellt ist, in Anlage. Kopf 9 drückt mit der Kraft der Feder 18 auf die Platts 2, und etwa demgegenüber ist der stationäre Kopf 8, der natürlich auch federnd beweglich sein kann, in Anlage an der Plattenunterseite. Die Feder 13 gehört zum Betätigungsmechanismus 6, dadurch wird die Ladeklappe 5 in Offenstellung vorspannt. Figur 2 zeigt den

2Q Lademechanismus 4 in Ladestellung (Köpfe in Betriebslage an der Platte 2).

Aus dieser Stellung bringt die Ladeklappe 5 unter Wirkung der Feder 13 den Kopf 9 außer Eingriff (entgegen Pfeil C) von der Platte 2, wenn die Einführklappe 3 des Geräts

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^Pgeöffnet wird. Aus Figur 2 geht hervor, daß durch die Auslegung und Anordnung der Betätigungsvorrichtung 6 und der Feder 13 zumindest während des Ladevorgangs eine Bewegung der Köpfe 9 und 8 aufeinander zu erfolgt. Die Vorspannung und damit das Zusammenführen der Köpfe 8 und 9 wird durch die Dimensionierung der Feder 18 bestimmt. Beim Auseinanderführen der Köpfe 8 und 9 wird die Geschwindigkeit, mit der Kopf 8 und 9 voneinander entfernt werden, nur durch die Feder 13 bestimmt. Kopfabreißen und Kopfanschlagen am Gehäuse 14 können demnach durch fehlerhaft dimensionierte Feder 13 und Betätigungsvorrichtung 6 auftreten. 40 ist der Antriebsmotor des Geräts 1 und 41 der Schrittmotor für die Positionierung der Köpfe 8 und 9.

1g Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kopfanordnung in Perspektive. Darin sind 15 die Schlittenführung, 10 der Kopfarm mit hier nicht sichtbarem Kopf 9, 8 der Festkopf, 16 eine Rahmenfeder-Lagervorrichtung für den Kopfarm 10, und 17 Zuleitungen mit Steckern/Buchsen. Der Kopfarm 10 wird mittels der auf seinem Ende hinter dem Rahmen angeordneten Schenkelfeder 18 in Richtung des Pfeils D an die Platte 2 angedrückt bzw. zum Kopf 8 vorgespannt. Die Rahmenfeder-Lagervorrichtung l6 ist in Figuren 7» 7A und B noch einzeln dargestellt. Der Lagerbügel 19 ist auf der hier nicht dargestellten Schlittenvorrichtung mittels Schrauben etc. in Bohrungen 42 befestigbar. Der Lagerbügel 19 ist geschlossen ausgeführt und mit einer integriert ausgebildeten. Axialdruckfeder 20, hier in Meanderform, dargestellt. Die Feder 20 übt hier wie auch in allen weiteren Ausführungen eine definierte Axialkraft zwischen" Rahmenteilen und Gelenkachse 21 aus, damit der Kopfarm 10 äußerst spielfrei und reibungsarm gelagert ist, damit die erforderliche Kopfandruckkraft genau und hysteresefrei auch bei Temperatur ändervngen eingestellt bleibt. Zum Einsetzen der Gelenkachse 21 in Lagerteile 22, die in Bohrungen 25 in den

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""Schenkeln 23 des Lagerbügels 19, z.B. durch Einpressen, Einkleben usw. geeignet befestigt sind_s kann man in Einkerbungen 24 der Feder 20 mittels, einer Zange eingreifen, die Feder 20 zusammen mit den Schenkeln 23 im elastischen Bereich soweit dehnen, bis die Gelenkachs 2 21 in die Lagerteile 22 einrastet und dann spielfrei darin gehalten ist. Die Enden der Gelenkachse 21 sind hier als konische Spitzen 26 ausgebildet und die Lagerteile 22 enthalten entsprechende konische Vertiefungen. Es ist wie in Figur 5 gezeigt auch K) möglich, abgerundete oder kugelförmige Enden 27 an einer Gelenkachse 28 vorzusehen, die in entsprechend muldenförmigen Lagerteilen 29 laufen.

Figur 7A zeigt, um welche Auslenkungen X beide Schenkel des Lagerbügels 19 und die Feder 20 dehnbar sine, zum Einsetzen der Gelenkachse 21. Nach Einsetzen zeige Figur 7B eine vertikale Ausrichtung der Schenkelanordnung. Der Winkel OC kann beim unten genannten Werkstoff etwa 5° betragen, er kann auch größer oder kleiner sein, je nach dem jeweils verwendeten Werkstoff. Durch die Größe der Auslenkungen X ist die Vorspannung der Schenkel und damit die ständig auf die Gelenkachse ausgeübte Axialdruckkraft einstellbar.

In Figuren 4 bis 6 sind weitere Lagervorrichtungen 11 dargestellt. Figur 4 zeigt einen U-Form-Rahmen 30 mit die Schenkel verbindender Druckfeder 31. Figur 5 zeigt ebenfalls einen U-Form-Rahmen 32 mit an dei: Schenkelenden eingehängter Zugfeder 33. In Figur 6 ist ein wiederum geschlossener Lagerbügel 34 dargestellt, der ohne jegliche Feder ausgebildet ist. Hier wird die notwendige Axialdruckkraft mittels einer Druckfeder 35, die innerhalb einer hohlen Gelenkachse 36 vorgesehen ist, aufgebracht. Die Gelenkachse kann hier auch aus der Feder 35 und den damit verbundenen Spitzen 37 bestehen und in einer Paßbuchse des Kopfärmes im wesentlichen spielfrei gelagert sein.

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''Die beschriebenen Lagervorrichtungen 11, 16 haben den Vorteil ₉ daß ohne Justage eine spielfreie, reibungsarme und zuverlässige Lagerung des Kopfarmes, insbesondere nach dem Prinzip der Spitzen- oder Kugellagerung ermöglicht wird, Damit wird vorteilhaft erreicht, daß die zum Kopfandruck notwendige Federkraft mittels einer einfachen, nicht verstellbaren Andruckfeder, die als Schenkelfeder 18 aber auch als andersartige Feder z.B. als Blattfeder ausbildbar ist, direkt auf den Kopfarm 10 zu übertragen.

Im Diagramm in Figur 8 ist die bevorzugte Federkennlinie des Kopfarms 10 ausgezogen dargestellt, die allein durch die Andruckfeder 18 bestimmt wird. Die Progression beträgt im Diagramm ca. +20 %_t also etwa 3 pond bei 18 pond Sollwert.

Eine generelle Abweichung von der Horizontallinie von ca. +_ 20 % wird als zulässig angesehen. Damit ergibt sich eine etwa horizontale Kennlinie, so daß der Kopfandruck im wesentlichen unabhängig von der jeweiligen Kopfarmauslenkung wird. Im Gegensatz dazu ist eine Kopfarm-Kennlinie 39 dargestellt, die nach dem Stand der Technik durch eine Blattfeder als Gelenk und durch eine senkrecht zur Blattfederebene auf den Kopfarm wirkende, einstellbare Druckfeder erzeugt wird. Der Kennlinienverlauf 39 ist stark progressiv, wodurch nachteiligerweise die Feder 13 des Kopflademechanismus k wesentlich größer dimensioniert werden muß. Ebenfalls wirken durch die stark progressive Blattfeder beim Kopfladevorgang große Beschleunigungskräfte auf die Köpfe 8 und 9, die zur Zerstörung der Köpfe und der Platte oder wenigstens zu deren frühzeitigem Verschleiß führen können.

Selbst bei Verwendung eines Blattfedergelenks und einer Schenkelfeder, wie in der GB-PS 2 000 35¹* beschrieben, treten aufgrund der Blattfeder stärker progressive Feder-Charakteristiken auf, die nicht ohne weiteres kompensierbar

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^rsind. Außerdem treten unerwünschte Kopfarmschwingungen auf, und die bekannte Lagervorrichtung ist aufgrund der verschiedenartigen, fest verbundenen Materialien (Kunststoff-Metall) äußerst temperaturempfindlich. Die Blattfeder und die Kopfarmmaterialien besitzen unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten, deren Auswirkungen ebenfalls nicht ohne weiteres kompensierbar sind.

Gemäß oben beschriebenen erfindungsgemäßen Lagervorrichtungen werden folgende Vorteile erreicht: Auftretendes Spiel infolge von

Teraperaturänderungen wird durch die Axialdruckfedern kompensiert, ohne daß die Lagerreibung wesentlich erhöht wird, Kopfarmschwingungen werden durch Auswählen des geeigneten Axialdrucks auf die Gelenkachse vermieden, Einstellarbeiten an der Lagervorrichtung oder der Andruckfeder werden vermieden,

Montagearbeiten der Kopfvorrichtung werden vereinfacht, Anpassungen der Feder der Ladevorrichtungen an die Federkrafte des Kopfarms werden vermieden, Herstellungs-Arbeitsgänge der Lagervorrichtung werden vereinfacht und kostengünstiger.

Rahmenteile oder Lagerbügel der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 7 können aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen, vorzugsweise aus Kunststoff mit geeigneten Federeigenschaften. Geeignet ist z.B. Polyacetal POM (Ultraform , eingetragenes Warenzeichen der BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen). Die Verwendung von Kunststoff, evtl. mit Glasfaseranteil, ergibt eine Serienhersteilbarkeit im Spritzguß usw. bei geringen Kosten. Selbstverständlich ist auch die Verwendung von Federmetallen möglich. Es können dabei z.B. die Schenkel des Lagerbügels durch Federmetallstreifen gebildet werden. Als Metallfedern in den Ausführungen der Figuren 4 bis 6 können handelsübliche

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Schrauben oder Blattfedern verwendet werden. Die Gelenkachse 21, 28, 37 kann aus Metall bestehen z.B. aus einer handelsüblichen Lagernadel. Die Enden 26, 27 können auch aus anderen reibungsgünstigeren und verschleißärmeren Materialien bestehen. Die Lagerteile 22, 29 können z.B. aus Edelsteinen oder Halbedelsteinen, deren Härte der Härte der Gelenkachsenenden angepaßt ist, bestehen. Derartige Edelsteinlager können auch in geeignete Metallbüchsen eingesetzt werden, damit eine sichere Befestigung am Rahmen erreicht wird. Die erfindungsgemäßen Kopfarm-Lagervorrichtungen wurden getestet und ergaben ausgezeichnete Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsergebnisse. |

Zeichn. 15

Claims (9)

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   ""schutzansprüche

   I^ Kopfarm-Lagervorrichtung für- mindestens einen Abtastkopf (9) in Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegeraten (1) für flexible Aufzeichnungsträger (2), wobei der Kopfarm (10) mit der Abtastkopf (9) mittels der Lagervorrichtung (11) und einer Andruckfeder (18) gegenüber dem Aufzeichnungsträger (2) oder gegenüber einer weiteren Abtastkopfvorrichtung (8) federnd und gelenkig gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gelenkachse (21, 28, 36) vorgesehen ist, die in Axialrichtung durch Federeinrichtungen (20, 31» 33, 35) spielfrei gelagert ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _a daß die Gelenkachse (21, 28, 36) in einer rahmenförmigen Lagervorrichtung (19, 30, 32, 3¹O den Kopfarm (10) schwenkbar lagert.
3. 3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenförmige Lagervorrichtung (30, 32) im wesentlichen aus zwei Schenkt-ln (23) einer U-Form besteht, wobei die Gelenkachse (21, 28) an den Schenkeln (23) gelagert ist.
4. 4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (23) der Lagervorrichtung durch Federeinrichtungen (20, 31, 33) miteinander verbunden sind, die die Schenkel (23) in Axialrichtung der Gelenkachse (21, 28) vorspannen.

   1771/81 De/Ws I8.O2.I982
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5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (23) mit einer Verbxndungsfeder (20) einstückig ausgebildet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüchen bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachse (36) selbst mit einer Federeinrichtung (35) zur federnden Abstützung am Rahmen (3¹O ausgebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren dei" Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung (11, 16") und Andruckfeder (20) zusammen mit dem Kopfarm (10) und dem Abtastkopf (9) eine Federkennlinie (38) besitzen, worin die Andruckkraft des Abtastkopfes (9) im wesentlichen unabhängig von der Auslenkung (Λ) des Kopfes (9) zum Aufzeichnungsträger (2) ^νί.νί. zur zweiten Abtastkopfvorrichtung (8) ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Federkennlinie (38) um höchstens ca. _+ 20 % von einem horizontalen Verlauf abweicht.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 und einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Gelenkachse (21, 28, 36) und Rahmen (19, 30, 32, 34) wirkende Axialdruckkraft zwischen 0,5 und 2 Kilopond, vorzugsweise 0,8 Kilopond, beträgt.